Page 42 - 理化检验-物理分册2025年第二期

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试验技术与方法 DOI:10.11973/lhjy-wl240046

基于数字图像相关技术的大尺寸叶片动态全场

应变测量

吴 琼 ，何斌策 ，张兴振 1,2,3
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（1.中国航空制造技术研究院，北京 100024；2.塑性成形技术航空科技重点实验室，北京 100024；

3.数字化塑性成形技术与装备北京市重点实验室， 北京 100024）
摘 要：以某型大尺寸叶片为研究对象，根据振动疲劳对应力标定的需求，基于数字图像相关技
术，对叶片动态全场应变进行测量，提出了一种基于数字图像相关技术的非接触变形测量方法。同
时，将数字图像相关法的测量结果与电阻应变计测量结果、理论应变进行对比，发现数字图像相关
法的测量结果与电阻应变计的测量结果具有较高的一致性，且与理论应变的误差较小，验证了数字
图像相关技术在大尺寸叶片振动疲劳试验非接触变形测量中应用的可行性。
关键词： 数字图像相关技术；大尺寸叶片；振动疲劳；应变测量；电阻应变计
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2025)02-0026-05
Dynamic full field strain measurement for large-sized blades based

on digital image correlation technology

WU Qiong , HE Bince , ZHANG Xingzhen 1，2， 3
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(1. AVIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China;
2. Aeronautical Key Laboratory for Plastic Forming Technologies, Beijing 100024, China;
3. Beijing Key Laboratory for Plastics Technologies and Equipment, Beijing 100024, China)
Abstract: Taking a certain type of large-sized blade as the research object, a non-contact deformation
measurement method based on digital image correlation technology was proposed to measure the dynamic full field
strain of the blade according to the demand for stress calibration in vibration fatigue. At the same time, the measurement
results of digital image correlation method were compared with those of resistance strain gauge and theoretical strain,
it was found that the measurement results of digital image correlation method were highly consistent with those
of resistance strain gauge, and had a small error with theoretical strain, which verified the feasibility of applying
digital image correlation technology in non-contact deformation measurement of large-sized blade vibration fatigue test.
Keywords: digital image correlation technology; large-sized blade; vibration fatigue; strain measurement;
resistance strain gauge

叶片是航空发动机的主要零部件之一，其工作 确定被测物体试验状态下的最大应力(应变)位置。
环境非常复杂，因振动导致结构疲劳破坏是叶片主 通常，采用有限元计算和电阻应变计实测相结合的
要的失效形式之一 [1-2] 。叶片结构的振动疲劳特性严 方式进行振动疲劳试验的应力分布测量和应力标
重影响发动机的安全性和可靠性。因此，对叶片振 定。首先，通过有限元建模计算得到试样的应力分
动疲劳的研究是必不可少的。测试叶片振动疲劳性 布，确定试样在振动条件下的应力场分布及最大应
能主要依据HB 5277-1984 《发动机叶片及材料振 力位置；再通过电阻应变计进行实测，确定最大应力
动疲劳试验方法》标准，测试最关键的一步是准确 的位置及大小。在叶片上安装应变片，通过导线传

递信号，会使叶片上产生附加质量，影响叶片的振动
特性和应力分布。传统测量方法通常采用单向应变
收稿日期：2024-02-29
作者简介：吴 琼（1989—），女，高级工程师，主要从事结构件 片，为了保证测量精度，对应变片敏感栅尺寸有严格
振动疲劳试验的研究工作，371977922@qq.com 的要求，对于几何形状复杂的叶片，其振动时表面应
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